为什么Java中lambda表达式不能改变外部变量的值，也不能定义自己的同名的本地变量呢？

时间：2024-02-01 13:43:59
作者：blindpirate
链接：https://www.zhihu.com/question/361639494/answer/948286842
来源：知乎
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TL;DR的回答如下：

JLS 15.27.2 提到：

The restriction to effectively final variables prohibits access to dynamically-changing local variables, whose capture would likely introduce concurrency problems.

在Java的线程模型中，栈帧中的局部变量是线程私有的，永远不需要进行同步。假如说允许通过匿名内部类把栈帧中的变量地址泄漏出去（逃逸），就会引发非常可怕的后果：一份“本来被Java线程模型规定永远是线程私有的数据”可能被并发访问！哪怕它不被并发访问，栈中变量的内存地址泄漏到栈帧之外这件事本身已经足够危险了，这是Java这种内存安全的语言绝对无法容忍的（来自评论区

补充）。

 

这才是本质原因。

下面是比较长的答案。对于如下代码：

public void doSomething() {
    int value = 0;
    IntStream.range(0, 10).forEach(i -> value++ );
}

你会得到一个编译错误：Variable used in lambda expression should be final or effectively final。如果从头分析一下跟这个问题相关的知识，事情要从Java 8之前就存在的匿名内部类说起：

public void doSomething() {
    int value = 0;
    Executors.newSingleThreadExecutor().submit(new Runnable() {
        @Override
	public void run() {
	    value++;
	}
    });
}

同样，你会得到一个编译错误：Variable is accessed within inner class. Needs to be declared final.

第一个问题，为什么存在这样的限制？

要回答这个问题，我们需要首先明白，匿名内部类外面的value和里面的value是同一个内存地址中的数据么？

很明显不是，因为我们都知道，局部变量存在于栈帧的局部变量表中，一旦方法结束，栈帧被销毁，这个变量（这份数据）就不再存在，但是匿名内部类中的value可能在栈帧销毁后继续存在（比如在这个例子中，匿名内部类被提交到了线程池中）。

所以，只有一个可能，在匿名内部类被创建的时候，被捕获的局部变量发生了复制。如果我们允许在匿名内部类中执行value++操作，带来的后果就是，匿名内部类中的value的拷贝被更新了，但是原先的value不会受到任何影响（因为它可能已经不存在了）——你看上去好像两个value是同一个地址，同一份数据，但是实际上发生了拷贝，和方法调用的值传递如出一辙。这是很可怕的一件事情，它会让你误以为，在匿名内部类中执行value++会改变原先的局部变量value。

这还不是最可怕的。最可怕的是，如果允许匿名内部类修改外面的局部变量，会颠覆掉整个Java线程模型！！！！！！

JLS 15.27.2 提到：

The restriction to effectively final variables prohibits access to dynamically-changing local variables, whose capture would likely introduce concurrency problems.

在Java的线程模型中，栈帧中的局部变量是线程私有的，永远不需要进行同步。但是，假如说我们通过匿名内部类把栈帧中的变量地址泄漏出去，就会引发非常可怕的后果：一份“本来被Java线程模型规定永远是线程私有的数据”可能被并发访问！！！

因此，在Java 8之前，编译器会强迫你加上一个final关键字：

public void doSomething() {
    final int value = 0;  // 不声明final不给过编译，你给老子死了这条修改的心吧
    Executors.newSingleThreadExecutor().submit(new Runnable() {
        @Override
	public void run() {
	    System.out.println(value);
	}
    });
}

第二个问题：那为什么Java 8之后我可以不写final了呢？

Java 8引入了lambda表达式，我们从此可以非常方便地编写大量的小代码块，但是在捕获外围的局部变量这件事上，lambda表达式和匿名内部类没有任何区别——被捕获的局部变量必须是final的。这就带来了一个问题，继续坚持把局部变量声明成final的话，烦也烦死了。 因此，JLS做出了一个妥协：

假如一个局部变量在整个生命周期中都没有被改变（指向），那么它就是effectively final的——换句话说，不是final，胜似final。这样的局部变量也允许被lambda表达式或者匿名内部类所捕获，不过只能看不能摸——可以读取，但是不能修改。

下一个问题是，老子就是想在lambda表达式里面改外面的值！你咬我啊！

IDEA早已看穿了一切：

还记得我在之前的文章中强调的么？任何错误，你都可以按万能键Alt+Enter:

blindpirate：「每日一题」走上人生巅峰的快捷键​zhuanlan.zhihu.com图标

为什么转换成一个AtomicInteger就可以了呢？这跟线程安全没有半毛钱关系，纯粹是利用了这样一个技巧：AtomicInteger可以当作int的容器。因为它是在堆上被分配的，我们完全没有改变这个局部变量的指向（effectively final成立），就达到了修改其中数据的目的。

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